[发明专利]一种钙铟硫/碳化钛光催化复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CaIn₂S₄/Ti₃C₂光催化复合材料及其制备方法，所述CaIn₂S₄/Ti₃C₂光催化复合材料中，Ti₃C₂是二维风琴状结构，CaIn₂S₄是由二维纳米片组装而成的花状微球结构，Ti₃C₂分布在CaIn₂S₄花状微球周围。二维层状Ti₃C₂作为助催化剂增加了CaIn₂S₄的光吸收和光生载流子的转移分离，从而提高了CaIn₂S₄的光催化活性。本发明的CaIn₂S₄/Ti₃C₂光催化复合材料能够作为一种有潜力的可见光催化材料，有效地还原二氧化碳和降解抗生素。本发明的制备方法简单，实验条件温和，操作简单、成本低廉，利于大规模生产，具有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，涉及一种CaIn₂S₄/Ti₃C₂光催化复合材料及其制备方法。

背景技术

当今世界，人类社会经济高速发展的同时，也面临着能源短缺和环境污染问题，温室气体的大量排放，废水中的染料、重金属离子、以及抗生素的去除成为亟待解决的问题。其中，四环素类抗生素作为目前全球生产和自使用量第二大类抗生素被广泛应用于医药行业、畜牧业和水产养殖业，四环素的大量排放已经对生态系统和人类健康造成了极大的危害。因此，控制和降低盐酸四环素在环境中的残留迫在眉睫。

太阳能半导体光催化技术被公认为是同时解决环境和能源问题的有效途径之一，备受关注。金属硫化物具有窄的带隙和合适的带边电势等优势，被认为是一种潜在的光催化材料，典型如CdS。但是，CdS在光催化过程中易腐蚀，光稳定性很差，使得其实际应用受到限制。相比之下，三元硫族化物AB₂X₄(A＝Cu,Zn,Cd；B＝In,Ga,Al；X＝S,Se)具有合适的禁带宽度、良好的光化学稳定性和优异的光学性质等诸多优点，是理想的光催化材料，引起广泛关注。尤其是，CaIn₂S₄具有良好的可见光吸收能力，优异的光电性能，被认为是高效可见光催化剂的选择之一。专利(CN104971762A)公开了一种可见光响应型CaIn₂S₄光催化材料，具有强的光吸收能力，并且在可见光照射下能够有效地降解有机染料。文章(InternationalJournal of Hydrogen Energy Volume 38,Issue 30,8October 2013,Pages 13153-13158)报道了一种可见光驱动的CaIn₂S₄光催化剂，产氢效率达到30.92μmol·g^-1·h^-1。但是，太阳能利用率低和光生载流子分离困难关键科学问题，限制了该光催化剂的活性和实际应用。同时，有关CaIn₂S₄光催化剂用于还原二氧化碳和降解抗生素，还鲜有报道。研制高效宽谱响应的光催化剂是半导体光催化领域需要解决的关键问题之一，也是实现国家中长期科学和技术发展规划，促进国家战略性新兴产业发展的迫切要求。